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ENERGIE

Im Sachbuch ENERGIE werden physikalische, technische, chemische, biologische und wirtschaftliche Zusammenhänge am Beispiel der Themenfelder "Energie", "Energiesparen" und " Wirtschafts- und weltpolitische Entwicklungen" sowie "Klima" in besonders klarer Form dargestellt. Lebensmittel und technische Energieträger bilden gemeinsam die Grundlage des Lebens und ermöglichen unseren Lebensstandard. In verständlicher und abwechslungsreicher Weise wird die moderne Welt der Energie erklärt: Der physikalische Energiebegriff, die Brennstoffe, Treibstoffe, Bio-Energieträger und die Nahrungsmittel. Wie hoch ist unser persönlicher Energiebedarf im Alltag, im Beruf und im Verkehr? Welche natürlichen und technischen Ressourcen und Systeme stehen zur Verfügung, um den deutschen und den globalen Energiebedarf zu decken? Biologische, chemische, physikalische, technische und wirtschaftliche Zusammenhänge werden erläutert – klar und anschaulich, korrekt und nachvollziehbar. (228 Seiten, 18,5 x 22,5 cm, 4-farbig; ISBN 978-3-942658-09-6)

Im Sachbuch ENERGIE werden physikalische, technische, chemische, biologische und wirtschaftliche Zusammenhänge am Beispiel der Themenfelder "Energie", "Energiesparen" und " Wirtschafts- und weltpolitische Entwicklungen" sowie "Klima" in besonders klarer Form dargestellt. Lebensmittel und technische Energieträger bilden gemeinsam die Grundlage des Lebens und ermöglichen unseren Lebensstandard. In verständlicher und abwechslungsreicher Weise wird die moderne Welt der Energie erklärt: Der physikalische Energiebegriff, die Brennstoffe, Treibstoffe, Bio-Energieträger und die Nahrungsmittel. Wie hoch ist unser persönlicher Energiebedarf im Alltag, im Beruf und im Verkehr? Welche natürlichen und technischen Ressourcen und Systeme stehen zur Verfügung, um den deutschen und den globalen Energiebedarf zu decken? Biologische, chemische, physikalische, technische und wirtschaftliche Zusammenhänge werden erläutert – klar und anschaulich, korrekt und nachvollziehbar. (228 Seiten, 18,5 x 22,5 cm, 4-farbig; ISBN 978-3-942658-09-6)

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Christoph Buchal<br />

<strong>ENERGIE</strong><br />

Natur<br />

Mensch<br />

Technik


Wir alle benötigen täglich<br />

sehr viel Energie.<br />

? ?<br />

Wie viel ?<br />

Wofür ?<br />

Wie wird dadurch das Klima beeinflusst ?<br />

Woher nehmen wir diese Energie ?<br />

Wie lange reichen unsere Vorräte noch ?<br />

Christoph Buchal<br />

<strong>ENERGIE</strong><br />

Natur<br />

Mensch<br />

Technik<br />

Diese Zusammenhänge<br />

müssen wir verstehen, um<br />

klug handeln zu können.<br />

4. aktualisierte und überarbeitete<br />

Auflage 2017


Herausgeber<br />

Forschungszentrum Jülich GmbH<br />

in der Helmholtz-Gemeinschaft<br />

(www.fz-juelich.de)<br />

Konzept, Texte und Redaktion<br />

Prof. Dr. Christoph Buchal<br />

Peter-Grünberg-Institut PGI-9<br />

Forschungszentrum Jülich GmbH<br />

52425 Jülich<br />

E-Mail: c.buchal@fz-juelich.de<br />

REKLIM<br />

Prof. Dr. Peter Lemke<br />

Dr. Klaus Grosfeld<br />

Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum<br />

für Polar- und Meeresforschung<br />

27570 Bremerhaven<br />

Design, digitale Realisation,<br />

Illustration und Produktion<br />

MIC GmbH, 50672 Köln<br />

Tel. 0221925950-0<br />

Bestellungen<br />

MIC GmbH, 50672 Köln<br />

www.mic-net.de, www.mint-shop24.de<br />

info@mic-net.de<br />

Druck und Verarbeitung<br />

Mohn Media<br />

Mohndruck GmbH, Gütersloh<br />

1. Auflage: 2007, 2. Auflage: 2008,<br />

3. Auflage: 2011, 4. Auflage: 2017<br />

ISBN 978-3-942658-09-6<br />

Mit Unterstützung durch den<br />

Arbeitgeberverband Gesamtmetall – think Ing.<br />

(www.gesamtmetall.de, www.think-ing.de)<br />

Herstellung und Druck dieses Werkes wurden durch<br />

die Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung finanziert.<br />

Die Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung ist eine<br />

Stiftung des bürgerlichen Rechts zur Förderung<br />

von Forschung und Ausbildung auf dem Gebiet der<br />

Naturwissenschaften, insbesondere der Physik. Sie<br />

unterstützt die naturwissenschaftliche Bildung im<br />

Bereich der Schulen, wozu wesentlich auch das<br />

Wissen um den bewussten und verantwortungsvollen<br />

Umgang mit Rohstoffen und Energie gehört. Die<br />

Stiftung hat ihren Sitz in Hanau, ihre Internetadresse<br />

lautet www.we-heraeus-stiftung.de.<br />

Aus dem Vorwort zur 1. Auflage 2007<br />

Liebe Leser,<br />

nur durch den Umsatz von Energie können wir unsere Körperfunktionen aufrecht erhalten, denken,<br />

Arbeit verrichten, Maschinen betreiben oder Wärme erzeugen.<br />

Deshalb sind die Fragen nach der Deckung unseres persön lichen Energiebedarfs und nach der<br />

Situation der Energieversorgung und der Weltenergievorräte so wichtig – sie spielen eine entscheidende<br />

Rolle für unsere gegenwärtige und zukünftige Lebensqualität. Zusätzlich haben die heißen<br />

Diskussonen um eine drohende „Klimakatastrophe“ das allgemeine Bewusstsein für die Problematik<br />

unseres Energiebedarfs geweckt und geschärft.<br />

Woher kommt unsere Energie, wieviel benötigen wir und wie lange reichen die Vorräte noch?<br />

Welche Energieträger stehen uns neben Kohle, Uran, Gas und Öl zur Verfügung und wie leistungsfähig<br />

sind die alternativen Energiequellen?<br />

Wenn das Erdöl zur Neige geht, ist dann Biosprit eine Lösung – oder wird deshalb ein noch größerer<br />

Teil der ständig wachsenden Weltbevölkerung Hunger leiden müssen? Noch ist Öl unser wichtigster<br />

Energieträger, aber wer heute zur Schule geht, wird mit Sicherheit ständig steigende Energiekosten<br />

und mit hoher Wahrscheinlichkeit auch Ölpreiskrisen erleben, weil die Nachfrage nach Öl weiter<br />

wächst und die Vorräte schrumpfen.<br />

Können wir die Emissionen aus der Öl-, Gas- und Kohleverbrennung schnell stoppen?<br />

Wie beeinflussen wir damit das Klima – was ist der natür liche Treibhauseffekt und was sind die<br />

Beiträge der Menschen?<br />

In diesem Buch sind eine Menge interessanter und wichtiger Fakten zu diesen Fragestellungen<br />

zusammengetragen. Die zugehörigen Berechnungen und Checks sind leicht nachvollziehbar und<br />

öffnen die Augen für die entscheidenden Größenordnungen. Sie bieten damit eine zuverlässige<br />

Wissensbasis auf neuestem Stand, die gute Argumente liefert gegen unnötige Ängste, aber auch<br />

gegen Wunschdenken und unhaltbare Versprechungen.<br />

Wer dieses Buch sorgfältig liest, wird darin viele ganz unterschiedliche Chancen erkennen – vieleicht<br />

auch für seine berufliche Zukunft, denn der unabweisbare Bedarf an Energie kann nur noch durch<br />

den Einsatz einer großen Vielfalt von „Energiesystemen“ gedeckt werden. Intensive Forschung für<br />

neue Technologien, aber auch die stetige Verbesserung bestehender Techniken und alltäglicher<br />

Verfahren bietet ein ideales Berufsfeld für technisch und natur wissenschaftlich interessierte junge<br />

Menschen.<br />

Bilder<br />

Arbeitgeberverband<br />

Gesamtmetall – think Ing.: S. 190-201<br />

Austrian Airlines AG: S. 27<br />

AWI – Alfred Wegener Institut für Polar- und<br />

Meeresforschung: S. 172-182<br />

Prof. Dr. G. Bohrmann, Universität Bremen:<br />

S. 132-135<br />

CBS Corporation: S. 83<br />

Deutsche Bahn AG: S. 27, 56<br />

DeWind GmbH: S. 22, 26, 27, 103, 158, 159<br />

DLR – Deutsches Zentrum für Luft- und<br />

Raumfahrt: S. 124, 141, 149, 188<br />

e-on AG: S. 22, 26, 27, 74, 75<br />

Forschungsverbund Berlin e. V.: S. 19<br />

Forschungsverbund Sonnenenergie e. V.:<br />

S. 115, 123<br />

Forschungszentrum Karlsruhe GmbH:<br />

S. 116, 151-153<br />

Forschungszentrum Jülich GmbH:<br />

S. 93, 141, 146, 189<br />

Fotolia: S. 6-13, 45, 48, 49, 80, 81, 100, 101,<br />

104-106, 108-113, 136, 137, 149, 159, 161,<br />

170, 171<br />

Gerolsteiner Brunnen: S. 26, 46<br />

Google Incorporation: S. 83<br />

The Greenwich Workshop: S. 20<br />

Ian Giammanco: S. 85<br />

ITER – Internationaler thermonuklearer<br />

Experimentalreaktor: S. 157<br />

Lufthansa AG: S. 59<br />

Nasa – National Aeronautics and Space<br />

Administration: S. 10, 14, 15, 17, 18, 19, 22,<br />

26, 27, 86<br />

NOAA – National Oceanic and Atmospheric<br />

Administration: S. 85, 86<br />

Norfolk Line GmbH: S. 27<br />

Parker Lab, The: S. 11, 40, 41<br />

RWE AG: S. 24, 25, 70, 71<br />

SeeBa Energiesysteme GmbH: 159, 161<br />

Shell AG: S. 26, 27, 103, 149<br />

Siemens AG: S. 140<br />

TOTAL Deutschland GmbH: S. 202<br />

Universität Münster: S. 20<br />

Vattenfall Europe AG: S. 26, 27, 74, 75, 139<br />

Verbraucherzentrale NRW: S. 203<br />

VRD Stiftung: S. 183-187<br />

Weberhaus GmbH & Co. KG: S. 54<br />

alle Übrigen: MIC GmbH<br />

Wir wünschen allen Lesern viel Freude, Einsichten und Erfolgserlebnisse mit diesem abwechslungsreichen<br />

Buch über ein hochaktuelles Thema, das unser aller Zukunft ganz entscheidend prägen wird.<br />

Prof. Dr. Dieter Röß<br />

Vorsitzender des Vorstands,<br />

Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung, Hanau<br />

Prof. Dr. Eberhard Umbach<br />

Vorsitzender des Vorstands,<br />

Forschungszentrums Karlsruhe GmbH<br />

Prof. Dr. Achim Bachem<br />

Vorsitzender des Vorstands,<br />

Forschungszentrums Jülich GmbH<br />

Prof. Dr. Johann-Dietrich Wörner<br />

Vorsitzender des Vorstands,<br />

Deutsches Zentrum für Luft- und<br />

Raumfahrt e. V., Köln


Inhalt<br />

Eine kleine Einleitung. .............................8<br />

Energie und Umwelt ..............................80<br />

Ein Gewitter zieht auf ...............................82<br />

Die globalen Energieströme ..........................84<br />

4<br />

Die Pumpe mit Salzantrieb ...........................88<br />

Der Treibhauseffekt ................................90<br />

1<br />

Von der Hexenküche „Urknall“ bis in unsere<br />

Gegenwart ........................................14<br />

Hexenküche Urknall. ................................16<br />

Die Entwicklung bis zur Gegenwart ....................18<br />

Wie lange leuchtet die Sonne noch für uns?. .............22<br />

Ein Blick zurück ...................................94<br />

Kommt die Klimakatastrophe? ........................97<br />

Energie und Zukunft .............................100<br />

Energie kann viele Probleme lösen ....................102<br />

Die Bedeutung der Elektrizität .......................104<br />

5<br />

Energieformen und -systeme .........................26<br />

Blackout ........................................107<br />

Die Eisernen Regeln ................................31<br />

Land, Stadt, Megastadt .............................108<br />

Unsere Energiebilanz im Alltag ........................32<br />

Die deutschen Stromerzeugungskosten ................114<br />

Die großzügige Natur und die versteckten Kosten .........34<br />

Ein vorsichtiger Blick in die Zukunft. ..................115<br />

Die Bedeutung der Konzentration ......................35<br />

Ein Besuch im Solarkraftwerk im Jahr 2030. . . . . . . . . . . . . 118<br />

Die globale Perspektive – eine wichtige Grafik ...........37<br />

Methan .........................................129<br />

Methanhydrat – Fakten und Spekulationen .............131<br />

2<br />

Der Kohlenstoffkreislauf des Lebens .............40<br />

Der Kohlenstoffkreislauf des Lebens. ...................42<br />

Essen und Trinken. .................................46<br />

Energietechnik ..................................136<br />

Speicherkraftwerke. ...............................138<br />

Gasturbinen- und Dampfkraftwerke (GuD) ..............140<br />

6<br />

3<br />

Energie und Technik ..............................48<br />

Mensch und Maschine. ..............................50<br />

CO 2<br />

– allgegenwärtig ................................51<br />

CCS – CO 2<br />

-Abscheidung und Speicherung ..............142<br />

Wasserstoff, Brennstoffzelle .........................144<br />

Sonnenenergie, Photovoltaik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148<br />

CO 2<br />

-Bilanz der Brennstoffe ............................52<br />

Biomasse. .......................................150<br />

908 Millionen Tonnen CO 2<br />

............................54<br />

Geothermie ......................................152<br />

Vorwärts – mit viel Energie ..........................56<br />

Kernenergie, Kernfusion ............................154<br />

Weltweit unterwegs: Flugzeuge, Zugvögel und Schiffe. .....58<br />

Windkraftanlagen .................................158<br />

Der lange Weg zur Endverwendung ....................63<br />

Wärmekraftmaschinen ..............................67<br />

Der Dieselmotor ...................................68<br />

Wärme und Temperatur. .............................69<br />

Energie, Klima und Berufe .......................170<br />

Klimawandel (REKLIM-Verbund) ......................172<br />

Best Practice Beispiele .............................183<br />

7<br />

Die weltweiten Energiereserven .......................72<br />

Anhang: Tabellen und Kennzahlen. ....................204<br />

13306 Petajoule. ...................................73<br />

Stichwortverzeichnis. ..............................218<br />

Zeit zum Nachdenken ...............................74<br />

Literaturverzeichnis ...............................222


EINE KLEINE<br />

EINLEITUNG


10 11<br />

Eine kleine Einleitung<br />

Warum dieses Buch lesen?<br />

Weil Energie wichtig ist und weil mit ihrer Hilfe<br />

viele Zusammenhänge verstanden werden<br />

können.<br />

Energie ist ein abstrakter, bisweilen geheimnisvoller<br />

Begriff, der von vielen Menschen<br />

auch dann benutzt wird, wenn sie Tatkraft oder<br />

Motivation meinen. Darüber wollen wir nicht<br />

sprechen. Wir betrachten das physikalische<br />

Konzept der Energie. Es ist klar, eindeutig und<br />

überaus machtvoll. Die physikalischen Gesetze<br />

der Energie gelten überall und ohne jede Ausnahme.<br />

Nach allem, was wir wissen, haben sie<br />

ewigen Bestand und kontrollieren kompromisslos<br />

jeden Vorgang im Universum, vom Urknall<br />

bis in die ferne Zukunft. Deshalb bilden sie einen<br />

Schlüssel für das Verständnis von Naturwissenschaft<br />

und Technik. Wir finden sie auch in der<br />

Welt des Lebendigen, in unserem Alltag und in<br />

der Wirtschaft. Und obwohl sie die ganze Welt<br />

beherrschen, sind sie nicht besonders schwer<br />

zu verstehen. Das kannst Du in diesem Buch<br />

herausfinden.<br />

Beginnen wir mit einem besonders einfachen<br />

Vergleich: Geld treibt bekanntlich die Welt der<br />

Wirtschaft an, Energie könnte man als den<br />

Treibstoff für alle Veränderungen in der Natur<br />

bezeichnen. Geld nimmt viele Formen an, zum<br />

Beispiel Euros, Dollars, Franken, Schecks oder<br />

Goldstücke. Auch Energie kann sich wandeln<br />

und die Gestalt verändern. Wir werden die verschiedenen<br />

Formen der Energie kennen lernen<br />

und die Geheimnisse der Energieumwandlungen<br />

zu enträtseln versuchen. Der legendäre Dagobert<br />

Duck freute sich über seinen gefüllten Geldspeicher,<br />

so wie sich ein Autofahrer über einen<br />

vollen Tank als Energiespeicher freuen kann.<br />

Und wenn der Autofahrer unterwegs ist, dann<br />

verwandelt der Motor die im Benzin gespeicherte<br />

Energie in Bewegungsenergie und Wärme.<br />

Klingt einfach, obwohl die Details natürlich<br />

kompliziert sein können.<br />

Eine wichtige Warnung muss ich direkt am Anfang<br />

noch los werden:<br />

Wer beim Konto versehentlich das Komma nach<br />

links verschiebt, verwandelt Euros zu Cents und<br />

geht pleite. Schiebt er das Komma auf seinem<br />

Konto einfach um zwei Stellen nach rechts, wird<br />

er zum Angeber, der aus Zehnern plötzlich Tausender<br />

macht. Mit solchen Schummlern oder mit<br />

zahlenblinden Träumern kann niemand ehrlich<br />

über Energie diskutieren. Wenn bei Energiefragen<br />

einfach bei Zahlenwerten und vor allem bei<br />

der Position des Kommas gemogelt wird, dann<br />

geht’s furchtbar schief. In Wissenschaft und<br />

Technik, aber auch in der Wirtschaft entscheiden<br />

die Zahlenwerte und vor allem die korrekten<br />

Größenordnungen über Erfolg oder Fehlschlag.<br />

Ein Taler ist schön, aber mit 1 000 Talern kann<br />

man entscheidend mehr bewirken.<br />

Nun machen es die Zahlen manchmal etwas<br />

mühevoller, einen Text zu lesen, aber ich kann<br />

Dich beruhigen: Alle Berechnungen in diesem<br />

Buch habe ich nur mit einem einfachen Taschenrechner<br />

gemacht. Das war keine Hexerei<br />

und jeder kann das leicht nachprüfen. Wenn<br />

Du Dich damit anfangs schwer tust, kannst Du<br />

die Kapitel zuerst inhaltlich durchgehen, um die<br />

Botschaften zu erkennen. Später kannst Du die<br />

Aussagen immer noch anhand der Zahlenbeispiele<br />

und Checks überprüfen.<br />

Was findest Du in den Kapiteln?<br />

1<br />

Bereits im ersten Kapitel geht es hoch her. Wir<br />

schauen uns an, wie sich das Universum entwickelt<br />

hat. Ich komme mir angesichts der unendlich<br />

langen Zeiten und des Wunders unseres<br />

Lebens hier und heute immer ganz klein und<br />

unbedeutend vor, zugleich aber auch privilegiert,<br />

weil ich kein römischer Sklave geworden bin,<br />

und auch kein ausgestorbener Saurier. Zugleich<br />

staune ich immer wieder, was man inzwischen<br />

alles über die fernste Vergangenheit, die Entstehung<br />

der Elemente und der Sterne, über unsere<br />

Erde sowie über die Energieversorgung in der<br />

Sonne herausgefunden hat.<br />

Das Bilderrätsel über die verschiedenen Energieformen<br />

auf Seite 26 ist leicht zu lösen und soll<br />

uns thematisch aufwärmen, denn die Eisernen<br />

Regeln der Thermodynamik auf S. 31 sind schon<br />

etwas anspruchsvoller. Sie sind unerbittlich und<br />

lassen keinerlei Ausnahmen zu. Trotz vieler genialer<br />

Tricks sind alle Erfinder, die ein „Perpetuum<br />

Mobile“ erschaffen wollten, gnadenlos gescheitert.<br />

Wenn man die beiden Hauptsätze auf unser<br />

Beispiel vom Geld übertragen möchte, könnte<br />

man sagen: „Von Nichts kommt Nichts“ sowie<br />

„Beim Umwechseln zwischen unterschiedlichen<br />

Währungen geht immer etwas vom Geldwert<br />

verloren (wegen der Umtausch-Gebühren)“. So<br />

könnte man sich Wirkungsgrade und Reibungsverluste<br />

vielleicht veranschaulichen.<br />

Auf Seite 32 wird Dir klar, dass Dein persönlicher<br />

Grundumsatz in etwa dem Umsatz einer<br />

Kerzenflamme entspricht – Dein sprichwörtliches<br />

Lebenslicht brennt mit ca. 100 Watt. Die Energie,<br />

die bei einer Kerze im Wachs (= Fett) steckt,<br />

verbrennt Dein Körper an Lebensmitteln (= Fett,<br />

Stärke, Zucker). Im Anschluss lernen wir einige<br />

Zahlen über den allgemeinen Strom-, Kraftstoffund<br />

Wärmebedarf kennen. Auf den nächsten<br />

Seiten erfährst Du, dass der technische Wert<br />

und der Preis von Energie entscheidend davon<br />

abhängt, ob die Energie kompakt und gespeichert<br />

vorliegt oder ob sie weit verteilt und<br />

verstreut vorliegt und zuerst mühevoll eingesammelt<br />

werden muss.<br />

Damit bist Du bereits fit genug, um die Situation<br />

auf der ganzen Welt zu betrachten. Mehr als<br />

alles andere wird die Zunahme der Weltbevölkerung<br />

und deren technische Entwicklung die<br />

Zukunft des Energiebedarfs bestimmen. Hinter<br />

diesen Graphiken und den Zahlen verstecken<br />

sich Vergangenheit und Gegenwart sowie wahrscheinlich<br />

auch die Zukunft der Menschheit.<br />

Deshalb lohnt es sich sehr, diese Seiten sorgfältig<br />

zu studieren.<br />

2<br />

Das zweite Kapitel enthält einige grundlegende<br />

Fakten, die einfach jeder kennen muss. Es zeigt<br />

Dir die wichtigste chemische Reaktion für das<br />

Leben auf der Erde – die Photosynthese-Reaktion.<br />

Sie produziert die Energieträger Zucker und<br />

Stärke. Sie allein ist die Basis für all unsere<br />

Lebensmittel, denn auch die Tiere müssen<br />

zuerst fressen, bevor sie Milch, Eier und Fleisch<br />

liefern können. Unser Energiebedarf bei Arbeit<br />

und Sport wird anschließend analysiert. Ich<br />

selbst schaue mir die Zahlen in diesem Kapitel<br />

immer wieder an, wenn ich auf der Waage stehe<br />

und über meine Essgewohnheiten nachdenke.<br />

3<br />

Das umfangreiche dritte Kapitel steigt ein in<br />

die Welt der Technik. Es dreht sich um Treibstoffe<br />

und Brennstoffe sowie um Fahrzeuge,<br />

Schiffe, Flugzeuge, Kraftwerke, Motoren und<br />

Maschinen. Die Texte sind alle leicht zu verstehen,<br />

auch wenn sie mit Zahlen gespickt sind.<br />

Im ersten Durchgang kannst Du Dich auf die<br />

Zusammenhänge konzentrieren. So erhältst Du<br />

eine gute Wissensbasis und einen Überblick.


12 13<br />

Später helfen Dir die vielen Zahlen zu einem<br />

tieferen Verständnis. Ich bin sicher, dass Du<br />

viele überraschende Einsichten erhältst. Nicht<br />

alles konnte ich in diesem Buch unterbringen.<br />

Deshalb gibt es inzwischen zu den technischen<br />

Fragen zwei ergänzende Bücher. Über die vielen<br />

Facetten und Details der Stromerzeugung und<br />

der Energiewende kannst Du Dich genauer<br />

informieren, wenn Du das Buch STROM zu Rate<br />

ziehst (Ref.4). Das Buch MOBILITÄT erklärt die<br />

allgemeinen Grundlagen des Transports, der<br />

Fahrzeuge, der Schiffe und Flugzeuge. Dazu<br />

zählen auch die modernen Hybridantriebe, die<br />

Elektroautos und ihre Akkus sowie die Brennstoffzellenfahrzeuge<br />

sowie der Welthandel mit<br />

der weltweiten Vernetzung (Ref.5).<br />

Weil ausnahmslos alle Lebensmittel und fast alle<br />

Brennstoffe einen hohen Anteil an Kohlenstoff<br />

enthalten, werden bei ihrer Nutzung entsprechende<br />

Mengen an CO 2<br />

frei. Das schauen<br />

wir uns für die unterschiedlichen Brennstoffe<br />

genauer an, denn die Konzentration von CO 2<br />

in<br />

der Luft ist ein wichtiger Faktor für den Wärmehaushalt<br />

der Atmosphäre. Er bestimmt den<br />

Treibhauseffekt und das Klima. Weil die Winde<br />

die Luft weltweit durchmischen, betrachten wir<br />

auf Seite 53 direkt auf die weltweite Nutzung von<br />

Kohle, Öl, Gas und den anderen Energieformen.<br />

Es wird sich später auf Seite 73 zeigen, dass die<br />

deutsche Energiestatistik der weltweiten Situation<br />

ziemlich ähnlich ist. Die unanschaulichen<br />

Zahlen kann man wunderbar verdeutlichen,<br />

wenn man die Statistiken auf Einzelpersonen<br />

herunter rechnet. Dann kannst Du vergleichen,<br />

wie Deine eigene Situation aussieht und was den<br />

Menschen in anderen Ländern zur Verfügung<br />

steht. Auf Seite 72 kannst Du auch erkennen,<br />

wie lange die weltweiten Reserven für Kohle, Öl<br />

und Erdgas noch reichen.<br />

Insgesamt bietet das dritte Kapitel mächtig viele<br />

Fakten und Zahlen. Deshalb machen wir auf<br />

Seite 74 eine kleine Pause und denken in Ruhe<br />

nach über all das, was uns wichtig sein sollte.<br />

So eine Zwischenbilanz soll Dir helfen, die Fakten<br />

richtig einzuordnen.<br />

4 5<br />

Das vierte Kapitel betrachtet die großen Energieströme<br />

auf der Erde. Sie sind für das Klima<br />

verantwortlich. Winde und Meeresströmungen<br />

verteilen die Energie, die von der Sonne auf die<br />

Erdoberfläche eingestrahlt wird. Wenn dabei<br />

Wasser verdampft, entsteht zuerst ein unsichtbares<br />

Gas. Dieses Gas heißt Wasserdampf und<br />

bildet einen unsichtbaren Energiespeicher in<br />

der Luft. Wenn das Gas zu Tröpfchen kondensiert,<br />

entstehen Wolken und Wärme wird frei.<br />

So wird das Wettergeschehen entscheidend<br />

beeinflusst. Der unsichtbare Wasserdampf ist<br />

obendrein ein wirksames Treibhausgas, das<br />

dafür sorgt, dass ein kräftiger Treibhauseffekt zu<br />

angenehmen Temperaturen auf der Erde führt.<br />

Er fängt Teile der infraroten Wärmeabstrahlung<br />

von der Erdoberfläche ab, bevor sie in den<br />

kalten Weltraum verschwindet und strahlt diese<br />

Wärme zurück auf die Erde. In geringerem Maße<br />

wird der Treibhauseffekt auch durch das CO 2<br />

in der Luft bewirkt. Weil das CO 2<br />

viele Jahrzehnte<br />

lang in der Atmosphäre verbleibt und<br />

nicht wie der Wasserdampf schon in wenigen<br />

Tagen wieder ausregnet, ist der CO 2<br />

-Beitrag<br />

von anhaltender Bedeutung für das Klima. Auf<br />

diese Weise kommt die Verbrennung von Kohle,<br />

Öl und Erdgas ins Spiel. Das vierte Kapitel kann<br />

Dir nur eine erste Einführung in den gekoppelten<br />

Energiehaushalt von Atmosphäre und Ozeanen<br />

bieten. Die Klimageschichte der Erde und die<br />

Fakten zur gegenwärtigen Klimadiskussion sind<br />

so vielseitig und aufregend, dass ich zum besseren<br />

Verständnis das Sachbuch KLIMA zusammengestellt<br />

habe (Ref.2). Es wurde im Jahr 2016<br />

in der dritten Auflage mit aktualisierten Texten<br />

und Daten neu herausgegeben.<br />

Wenn Du bis zum 5.Kapitel, Energie und<br />

Zukunft, vorgedrungen bist, hast Du schon eine<br />

Menge gelernt.<br />

Auf Seite 104 habe ich noch einen kleinen<br />

Aufsatz über die Bedeutung der Elektrizität<br />

eingefügt. Falls Du je mit Technikfeinden diskutieren<br />

musst, könntest Du mit diesem Text eine<br />

heilsame Lektion erteilen.<br />

Sehr nachdenklich werde ich, wenn ich über die<br />

ausreichende zukünftige Ernährung der ganzen<br />

Menschheit mit wertvollen pflanzlichen Lebensmitteln<br />

und obendrein mit viel Protein in Form<br />

von Fleisch, Eiern und Milch sprechen muss. Einiges<br />

zu dem Thema war schon auf Seite 79 eingeflossen.<br />

In dem Text über das Wachstum der<br />

Städte zu Megacities auf Seite 108 wird dieses<br />

Problem noch einmal aufgegriffen. Während der<br />

Verlust von gutem Ackerland durch Straßen und<br />

Bebauung auch hier in Deutschland unübersehbar<br />

ist, findet sich das Phänomen der massiven<br />

Landflucht in die Ballungszentren und Megacities<br />

vorwiegend in Asien, Südamerika und Afrika.<br />

Weil dort ein Großteil der Menschheit lebt, ist die<br />

Entwicklung ihrer Lebensbedingungen für das<br />

Schicksal der Erde besonders bedeutsam.<br />

6<br />

Im folgenden gilt es, unser Wissen zu vertiefen,<br />

um die Diskussionen über die Fortentwicklung<br />

der Energietechnik und die Energiewende<br />

besser zu verstehen. Vor allem die Zukunft der<br />

Stromerzeugung wird an einigen Beispielen<br />

erläutert. Dabei liegt es mir sehr am Herzen, auf<br />

dem Boden der Tatsachen zu bleiben. Auf noch<br />

unentdeckte verborgene Energiequellen, rein<br />

spekulative Technik und phantastische Science<br />

Fiction verzichten wir, aber auf Seite 118 habe<br />

ich es gewagt, eine anschauliche Zeitreise in<br />

das Jahr 2030 zu machen. Wer weiß schon, was<br />

sich in den kommenden Jahrzehnten tatsächlich<br />

verwirklichen lässt? Die Photovoltaik und<br />

die Windkraft haben inzwischen so gewaltige<br />

Fortschritte gemacht, dass die Stromerzeugung<br />

durch Thermo-Solarkraftwerke vergleichsweise<br />

an Attraktivität einbüßt.<br />

7<br />

Im 7. Kapitel findet Ihr einige Gastbeiträge. Die<br />

Darstellung des Alfred-Wegener-Instituts für<br />

Polar- und Meeresforschung greift das Kapitel<br />

4 aus der Sicht der Klimaforscher noch einmal<br />

sorgfältig auf. Gegenwärtig wird dort die<br />

Beeinflussung des Klimas durch die von den<br />

Menschen verursachten Emissionen und der<br />

regionale Klimawandel (Projekt REKLIM) intensiv<br />

untersucht. Über die erwünschten Maßnahmen<br />

zur Reduzierung der Emissionen und über die<br />

Minderung der Folgen wird überall auf der Welt<br />

heftig gestritten (vgl. Ref. 20). Der berechtigte<br />

Wunsch nach einem wesentlich besserem<br />

Umwelt- und Klimaschutz einerseits und die<br />

globale Wirklichkeit andererseits liegen noch<br />

sehr weit auseinander. Wer die Fakten von<br />

Energiebedarf und Energieversorgung sorgfältig<br />

studiert hat, wird erkennen, dass ein globaler,<br />

schneller und weitgehender Verzicht auf die<br />

fossilen Energieträger und obendrein auch noch<br />

auf die Kernenergie zwar leicht zu fordern, aber<br />

überaus schwer zu realisieren ist. Wenn ich<br />

alle aktuellen Bücher zu diesem Thema zitieren<br />

wollte, würde das Literaturverzeichnis viele<br />

hundert Titel umfassen.<br />

Den letzten Check auf Seite 163 mag ich besonders<br />

gern. Wenn Du den gelöst hast und auch<br />

die Berechnungen auf Seite 226 nachvollziehen<br />

kannst, dann hast Du viel erreicht und ich gratuliere<br />

Dir dazu.

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